繆勤榮

（中新南京生態(tài)科技島投資發(fā)展有限公司，江蘇南京 210019）

市政道路是城市的命脈，也是城市重要的排水通道，市政道路的排水對(duì)于城市整體的排水有著非常重要的影響。傳統(tǒng)市政道路排水方式主要利用布設(shè)在路面上的雨水口直接收集路面以及周邊地塊匯集的雨水然后接入市政雨水管道進(jìn)行排放。由于市政道路多為硬化路面，徑流系數(shù)較大，匯流速度也較快，與綠地相比其形成的暴雨洪峰流量要增加數(shù)倍，因此對(duì)于雨水管道和河渠排泄能力的需求也非常高，造成直接后果是排水管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不斷增加仍無(wú)法滿足城市排水需求。

發(fā)達(dá)國(guó)家，綠地對(duì)于雨水徑流的調(diào)蓄效應(yīng)已得到非常高的重視程度，例如德國(guó)的MR系統(tǒng)（Mulden Rigolen system，洼地滲渠系統(tǒng)）、下凹式綠地以及日本的多功能調(diào)蓄設(shè)施等都通過(guò)強(qiáng)化雨水的下滲作用改善城市排水的方式，較好地發(fā)揮了綠地在城市水文生態(tài)循環(huán)中的作用[1-2]。而綠化帶是市政道路的重要組成部分也是城市綠地的一種，本文嘗試探究通過(guò)應(yīng)用下凹式道路綠化帶排水系統(tǒng)優(yōu)化道路的排水功效，期望通過(guò)道路綠化帶的雨水徑流調(diào)蓄效應(yīng)削減雨水徑流、緩減排水系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行壓力。

1 市政道路下凹式綠化帶建設(shè)形式

常規(guī)市政道路的兩側(cè)綠化帶和中央分隔帶均高于道路斷面，此種形式可以有效地防止車(chē)輛意外駛離道路，但是綠化帶無(wú)法匯集道路雨水，雨水只能通過(guò)雨水口直接匯入雨水管道中，加大了雨水管道的排水負(fù)擔(dān)，并未實(shí)現(xiàn)雨水的充分利用[3]。下凹式綠化帶即將橫斷面方向的綠化帶設(shè)計(jì)為可以存積水的下凹式斷面，使雨水通過(guò)綠化帶過(guò)濾后以溢流的方式進(jìn)入雨水利用系統(tǒng)，雨水口布設(shè)于下凹式綠化帶內(nèi)，較綠化帶地面高出3～5cm，而綠化帶內(nèi)綠地地面的高程較兩側(cè)路面低5～10cm，綠化帶兩側(cè)的路緣石應(yīng)當(dāng)每隔一段距離設(shè)置雨水的流入孔便于雨水流入綠化帶中。此外，為了減輕雨水的下滲對(duì)周邊道路結(jié)構(gòu)層帶來(lái)的不利影響，可以在綠化帶的底層及其兩側(cè)鋪設(shè)防水土工材料。

下凹式綠化帶工作原理為：降雨后路面雨水通過(guò)道路橫坡向綠化帶匯集，從綠化帶兩側(cè)路緣石中的流入孔流入綠化帶內(nèi)，匯集進(jìn)入綠化帶內(nèi)的雨水一部分在綠化帶的表層土壤內(nèi)得到下滲，無(wú)法下滲的部分則匯入綠化帶內(nèi)的雨水口中，而匯入雨水口中的雨水一部分繼續(xù)通過(guò)井底的打孔滲透管向底層土壤中入滲，最后無(wú)法實(shí)現(xiàn)滲透的雨水從雨水連接管溢出排入城市排水管道中排入下游。具體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 下凹式綠化帶結(jié)構(gòu)圖

市政道路根據(jù)道路橫斷面的形式可劃分為單幅路、雙幅路、三幅路、四幅路等，下凹式綠化帶的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能與現(xiàn)有常見(jiàn)的道路斷面形式相契合，一方面有利于應(yīng)用于現(xiàn)有道路的改造，另一方面也滿足城市道路景觀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。此外，下凹式綠化帶的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡量不增加道路的設(shè)計(jì)寬度，主要利用原有的道路綠化用地進(jìn)行設(shè)計(jì)。下凹式綠化帶根據(jù)其功能需求對(duì)于其中植物類(lèi)型的選擇也有所要求。所選植物應(yīng)具有較強(qiáng)的耐水性能；且植物種植后需要有較強(qiáng)的滲透性；考慮到初期雨水的污染，下凹式綠化帶內(nèi)的植物還需有較強(qiáng)的凈化功能。此外，為防止雜草落葉堵塞雨水口帶來(lái)的不利影響，應(yīng)盡可能選擇無(wú)落葉植物，并在道路低點(diǎn)采用雨水口加密設(shè)計(jì)，在日常道路養(yǎng)護(hù)中也要注意綠化帶內(nèi)雜物的清理。根據(jù)不同道路橫斷面設(shè)計(jì)的下凹式綠化帶形式見(jiàn)圖2～圖5。

圖2 單幅路橫斷面圖

圖3 雙幅路橫斷面圖

圖4 三幅路橫斷面圖

圖5 四幅路橫斷面圖

2 下凹式綠化帶調(diào)蓄能力影響因素分析

同城市下凹式綠地類(lèi)似，下凹式綠化帶面積比例f、綠化帶下凹深度△h、綠地土壤穩(wěn)定入滲速率K和設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P對(duì)于下凹式綠化帶調(diào)蓄能力有著非常重要的影響[4]。

2.1 下凹式綠化帶面積比例f

下凹式綠化帶的滲蓄能力與綠化帶的總面積成正比例關(guān)系，因此道路匯水區(qū)域內(nèi)下凹式綠化帶面積比例f對(duì)道路下凹式綠化帶的應(yīng)用功效有著至關(guān)重要的影響。綠化帶面積的比例越大，可通過(guò)土壤實(shí)現(xiàn)滲透的總水量就越大，匯集進(jìn)入排水管網(wǎng)的雨水量就越少，因此下凹式綠化帶防洪減澇的功效也就越明顯。下凹式綠化帶的面積比例還需綜合考慮道路設(shè)計(jì)功能要求以及造價(jià)因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，面積比例的選擇應(yīng)該以不影響道路設(shè)計(jì)功能不大幅增加造價(jià)為前提。

2.2 綠化帶下凹深度△h

下凹式綠化帶本質(zhì)上是一種雨水蓄滲設(shè)施，而蓄滲的能力與綠化帶總的蓄水容量有著直接關(guān)系。而綠化帶下凹深度△h與綠化帶的總的蓄水容量呈正比例關(guān)系，綠化帶下凹深度△h越大，總的蓄水容量就越大，對(duì)于緩沖暴雨匯集、削減暴雨洪峰流量具有重要作用。但是下凹式綠化帶的深度也并非越深越好，過(guò)深的下凹式綠化帶一方面降低了景觀的協(xié)調(diào)性，另一方面增加了施工和養(yǎng)護(hù)的難度，因此選擇5～10cm為宜。

2.3 土壤穩(wěn)定入滲速率K

下凹式綠化帶內(nèi)土壤的穩(wěn)定入滲速率是影響其應(yīng)用效能的重要參數(shù)之一。而具體的土壤穩(wěn)定入滲速率則是由土壤含水率、土壤性質(zhì)、土壤剖面特征等因素決定的，實(shí)際情況中不同類(lèi)型土壤的穩(wěn)定入滲速率差異明顯，最大情況下可以達(dá)到10-3～10-2m/s，接近最小情況下的10萬(wàn)倍。因此選擇合適的土壤類(lèi)型及剖面結(jié)構(gòu)對(duì)于下凹式綠化帶具體的應(yīng)用效能至關(guān)重要。德國(guó)的MR系統(tǒng)中常用土壤的穩(wěn)定入滲速率在10-6～10-3m/s之間[5]。此外，植物類(lèi)型的選擇對(duì)于K值也有很大影響，在具體工程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蜻x擇合適的植物盡可能多地保證土壤的穩(wěn)定入滲速率。

2.4 設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P

設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期決定單位時(shí)間內(nèi)的設(shè)計(jì)雨量多少。設(shè)計(jì)降雨量越大，地表徑流量也越大，達(dá)到一定雨水滲蓄率所需的下凹式綠化帶的滲蓄能力就越強(qiáng)。所以當(dāng)設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期越大時(shí)，下凹式綠化帶的設(shè)計(jì)面積比例和設(shè)計(jì)下凹深度就會(huì)相應(yīng)增加，相應(yīng)的工程造價(jià)也會(huì)相應(yīng)提高。實(shí)際情況下凹式綠化帶的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范并在綜合調(diào)查當(dāng)?shù)嘏潘枨蟮幕A(chǔ)上進(jìn)行確定。

下凹式綠化帶的各項(xiàng)影響因素相互關(guān)聯(lián)，P值決定了其它參數(shù)的設(shè)計(jì)需求，在固定設(shè)計(jì)需求下f值、△h、K值之間也呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該合理選擇P值，并盡可能增大綠化帶的K值，為綠化帶設(shè)計(jì)面積和下凹深度提供靈活的設(shè)計(jì)空間。

3 道路下凹式綠化帶建設(shè)意義

3.1 增加地下水資源

地下水資源持續(xù)減少是我國(guó)很多城市面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。城市地表硬化減少地下水來(lái)源是地下水資源減少的重要因素。而下凹式綠化帶可以有效強(qiáng)化雨水的滲透作用，補(bǔ)充城市地下水資源。我們對(duì)各種條件下下凹式綠地雨水入滲量進(jìn)行試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果（表1）可以看出下凹式綠化帶對(duì)于補(bǔ)充地下水作用明顯，綠化帶面積比例為20%時(shí)，在暴雨重現(xiàn)期為2年的條件下，在下凹式綠化帶的滲蓄作用下70%以上的雨水可進(jìn)行下滲。按常規(guī)城市規(guī)模進(jìn)行計(jì)算，采用下凹式綠化帶每年可增加數(shù)億噸地下水資源，可以有效緩解城市地下水資源急劇減少的危機(jī)。

表1 各種條件下下凹式綠化帶雨水入滲量試驗(yàn)結(jié)果

3.2 減少洪澇災(zāi)害

自然狀態(tài)下降雨量的85%以上可由地表入滲和自然蒸發(fā)，而產(chǎn)生徑流的不足總降雨量的15%。而在城市中，由于硬化地面比例較高，降雨量?jī)H有40%左右入滲和蒸發(fā)，徑流量達(dá)總降雨量的60%左右，是自然狀態(tài)下的4倍左右，因此隨著城市化的不斷進(jìn)展城市內(nèi)澇災(zāi)害也日趨嚴(yán)重。

下凹式綠化帶減少城市洪澇災(zāi)害的作用主要從兩個(gè)方面體現(xiàn)：一方面是通過(guò)下凹式綠化帶的滲蓄作用可以減少匯集進(jìn)入管網(wǎng)的總量，減小下游排水壓力；另一方面作為下凹式綠化帶的蓄水功能對(duì)于洪峰的削減具有較大作用，通過(guò)攔蓄作用延緩部分雨水的匯流時(shí)間，使洪水過(guò)程更加平緩，減輕防洪壓力。下凹式綠化帶在城市防洪方面的作用對(duì)于減少城市防護(hù)設(shè)施建設(shè)投資、降低排水系統(tǒng)造價(jià)方面具有重要意義。

3.3 控制初期雨水污染

除了城市內(nèi)澇災(zāi)害，城市初期雨水的污染問(wèn)題也是困擾城市居民生活、威脅城市生態(tài)環(huán)境的重要問(wèn)題。下凹式綠化帶通過(guò)其滲蓄作用可有效截留初期雨水，切斷初期雨水污染下游城市水體的途徑。此外，城市下凹式綠化帶的滲蓄過(guò)程也是土壤對(duì)雨水進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程，雨水在不斷下滲的過(guò)程中其中大量的污染物經(jīng)過(guò)土壤及其上方植物的過(guò)濾被截留在土壤中，截留下來(lái)的污染物后期被綠化帶植物逐步降解，另一方面這些污染物也成為綠化帶內(nèi)植物生長(zhǎng)的肥料，促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)。下凹式綠化帶一方面有效緩解了初期雨水污染問(wèn)題，減少了初期雨水污染處理的資源消耗；另一方面截留下來(lái)的有機(jī)肥料對(duì)于綠化帶內(nèi)植物的生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用，減少了綠化帶的養(yǎng)護(hù)成本。

3.4 其他效果

下凹式綠化帶蓄留的雨水在晴天時(shí)通過(guò)蒸發(fā)作用以及植物的蒸騰作用可以在道路區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的上升氣流，增加市政道路內(nèi)空氣的流動(dòng)性，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，強(qiáng)化區(qū)域內(nèi)空氣污染物的擴(kuò)散作用；通過(guò)下凹式綠化帶入滲的雨水可以增加區(qū)域內(nèi)土壤中的含水量，節(jié)約道路綠化灌溉用水。

4 總結(jié)

市政道路下凹式綠化帶其實(shí)是城市下凹式綠地的一種形式，城市下凹式綠地作為一種生態(tài)的城市雨水利用技術(shù)在城市小區(qū)和廣場(chǎng)中已有較多應(yīng)用，并且在減輕城市內(nèi)澇災(zāi)害、改善城市生態(tài)環(huán)境方面取得了良好的應(yīng)用效果[6]。而道路綠化帶作為城市綠地的重要組成部分，下凹式綠化帶的應(yīng)用在不增加市政道路建設(shè)用地的條件下，對(duì)于削減暴雨洪峰流量、減少洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率、減輕城市初期雨水污染、增加城市地下水資源、調(diào)節(jié)城市區(qū)域氣候、節(jié)約綠化灌溉用水等也具有非常積極的作用，其在市政道路的建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)然下凹式綠化帶的滲蓄作用對(duì)于道路長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響也是需要考慮的重要因素，需要進(jìn)行更深入的研究與探討，并據(jù)此對(duì)下凹式綠化帶進(jìn)行不斷的優(yōu)化改進(jìn)。

[1]Sieker F.On-site storewater management as an alternative to conventional sewer systems:a new concept spreading in Germany[J].Water Science and Technology，1998，38（10）:65-71.

[2]車(chē)伍，張燕，李俊奇，等.城市雨洪多功能調(diào)蓄技術(shù)[J].給水排水，2005，31（9）:25-29.

[3]俞佳.一種新型城市道路雨水收集與利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].城市道橋與防洪，2011（9）:219-222.

[4]董巖，邢國(guó)平，劉洪海，等.下凹式綠地環(huán)境水文效應(yīng)及運(yùn)行可行性分析[J].水利水電技術(shù)，2013，44（7）:10-16.

[5]鄭興，周孝德，計(jì)冰昕.德國(guó)的雨水管理及其技術(shù)措施[J].中國(guó)給水排水，2005，21（2）:104-106

[6]俞紹武，丁年，任心欣，等.城市下凹式綠地雨水蓄滲利用技術(shù)的探討[J].給水排水，2010（36）:116-118.